经食管实时三维超声心动图的临床应用

·综述·经食管实时三维超声心动图的临床应用研究王林林何怡华李治安经食管三维超声心动图问世于20世纪90年代初，先后经历了经食管静态三维超声心动图、经食管动态三维超声心动图和经食管实时三维超声心动图3个阶段。

经食管实时三维超声心动图（real-time three dimensional transesophageal echocardiography，RT-3D-TEE）技术采用计算机将经食管探头所获取的二维图像按心动周期上收缩与舒张顺序先后依次调出、连续放映，即显示心脏解剖结构层次、形成与活动状态的实时动态三维超声心动图［1］。

一、经食管实时三维超声心动图发展历程1．静态三维经食管超声心动图（three-dimensional transesophageal echocardiography，3D-TEE）：20世纪90年早期，临床上开始应用双平面经食管超声探头对心脏进行静态三维重建，经食管超声探头进入食管后，在适当的深度以及一定的方向上，应用角度定位器控制探头方向，作顺钟向旋转，进行全面观察，重建图像以薄壳法显示。

该方法存在明显的缺点为图像分辨力低，不能实时显示心脏三维立体结构，采集切面少，图像立体感差、定量诊断准确性低等缺点，此外，静态3D-TEE无法观察心室壁厚度以及更为复杂的心脏内部层次，更不能显示心室壁运动情况。

2．动态三维经食管超声心动图：1993年，美国Pandian和荷兰Roelandt［2］两个小组报道了应用多平面经食管超声和容量显示法进行心脏动态三维重建的研究，标志着动态三维超声心动图学的诞生。

1995年，王新房等［3］首先引进了TomTec公司的动态三维超声心动图软件系统，该项技术克服了静态3D-TEE的缺点，可进行心脏内部结构的动态观察，显著增加定量诊断的准确性。

然而，动态三维超声技术的图像采集和处理耗时耗力，图像质量受到心律失常和呼吸幅度的影响较大，且图像分辨力较低，临床应用仍受到较大限制。

3．经食管实时三维超声心动图：20世纪90年代末，美国杜克大学［4］率先开发了实时容量三维超声心动图系统，可实时显示心脏的三维结构和X、Y、Z轴的任一切面，但由于探头阵元数目较少，图像分辨力甚低，不能满足临床需要，故未获得广泛应用。

最近Philips公司首次推出高分辨力的实时三维超声心动图系统，该系统采用超矩阵（x-matrix）探头、高通量的数据处理系统（x-stream）和三维空间定位系统（navigator）等3种先进技术，探头晶片由3000多个阵元组成，以矩阵排列，探头在沿晶片矩阵X轴同步发射多条声束构成1帧二维图像的同时，可DOI：10．3877/cma．j．issn．1672-6448．2011．10．027基金项目：国家自然科学基金资助项目（30970840）作者单位：100029北京，首都医科大学附属北京安贞医院超声诊断科通讯作者：何怡华，Email：yihua_he@yahoo．cn沿矩阵Y轴依次发射声束构成若干帧二维图像，从而形成立体发射和立体接收的三维声束。

获取三维图像后，应用仪器的切割功能可从X、Y、Z3个方向任意切割，从而可动态观察3个正交方向上任一切面观内的心脏结构。

RT-3D-TEE矩阵探头［5］的直径较小、发射声波的频率增高，镶嵌于食管探头管体的前端，除具备常规多平面经食管超声探头的功能外还具有多种成像模式，主要包括窄角实时三维成像、实时三维局部放大成像、全容积成像、彩色血流容积成像、实时双平面成像［6］。

二、经食管实时三维超声心动图的临床应用进展1．完整显示腔室的立体形态：RT-3D-TEE能即刻实时展示感兴趣区的心室壁及腔室的立体形态，可通过旋转图像角度从心房侧、心室侧、左向右观或右向左观等任意视角观察心脏结构的解剖细节，如房室结构、房室壁的运动情况、房室大小及连接关系等，对临床帮助很大。

此外应用RT-3D-TEE尚可对乳头肌的空间位置、肌小梁的形态以及各结构之间的毗邻关系显示清晰。

另外，RT-3D-TEE检查能获取更宽阔的右心室结构并进行三维重建，在探头晶片旋转过程中可全面显示右心室流入道、右心室心尖及右心室流出道，从而使得测量右心室容量和游离壁心肌重量成为可能［7］，尚有研究显示左心耳存在多种形态［8］，54%为双叶结构，23%为三叶结构，20%为单叶结构，而双叶左心耳或三叶左心耳之间隆起的嵴样结构有时在二维经食管超声上容易误解为血栓，RT-3D-TEE对左心耳的空间立体显示有助于判断心耳叶的数目以及区分正常的嵴样结构。

2．准确扫查心腔内异常回声：RT-3D-TEE在检查心脏肿瘤及评价栓子来源方面比其他检查方法都具有很大优势。

因为RT-3D-TEE具备更高的分辨力且探头的晶片更靠近心脏偏后方，应用此项检查可以较清楚地观察到容易被经胸超声心动图检查漏诊的小肿块或者是存在于左心房或者左心耳内栓子。

心脏的一些正常结构以及伪影很容易被误认为是心脏肿瘤或者血栓［9］，如存在于右心房内的隆凸的希阿利网（Chiary网）易被误诊为右心房内肿瘤。

而3D-TEE可对心腔内肿瘤的大小、形态、质地、活动度、病变起源等做出准确描述，如黏液瘤，其可实时三维显示黏液瘤的分叶状外观、质地柔软、不同时相活动度、其与心室壁的关系以及瘤蒂的附着部位等。

此外，RT-3D-TEE可清晰显示左心耳内结构，可明确心耳内血栓的存在与否以及明确血栓的位置，这对于临床具有极重要的意义，如心房颤动治疗术前需对患者行RT-3D-TEE检查明确心耳内是否存在血栓，而心脏正常结构如左心耳内的梳状肌或左心房壁与左上肺静脉相接处折叠所形成的组织（Coumadin嵴，通常被称其为肺静脉嵴）常常被误认为是血栓或小肿瘤，RT-3D-TEE对左心耳的空间立体显示［10-11］有助于鉴别Coumadin嵴、梳状肌及血栓。

3．定量评估心脏收缩功能：有研究显示二维超声心动图所测量的左心室射血分数值不能对心力衰竭的危险程度进行分级［12］，原因主要可能为二维平面测量左心室腔径线产生误差且依此所得左心室射血分数值是在对左心室腔形态进行了几何形态假设的前提下得出的，故不能较为真实准确反映射血分数值。

而三维超声心动图并不依赖于对左心室腔形态进行几何假设便可测得不同时相左心室容积的变化。

Siu等［13］报道，应用三维超声心动图测量左心室容积的准确性较二维超声心动图明显提高。

应用RT-3D-TEE进行检查时，左心室容积变化可应用三维定量分析软件3DQ Advanced进行测量，该软件为半自动分析软件，首先计算机对左心室心内膜进行自动追踪，勾画出左心室三维心内膜轮廓，追踪不理想处可行手动纠正。

分别对左心室舒张末期及收缩末期心内膜进行自动跟踪可计算出左心室容积变化即可以得出左心室射血分数值，因其为对左心室形态未进行几何形态的假设所得，可真正反映左心室的功能状态，且应用RT-3D-TEE的3DQ Advanced软件对显示左心室17节段的时间-容积曲线和时间-位移参数指标通过时间-位移和位移两个牛眼图反映左心室各节段达到最小容积的时间先后顺序及达到最小容积的位移变化在一个画面上同时显示出来，有利于评价左心室17节段的同步性，该技术主要用于定量分析冠心病患者左心室节段性运动异常，尤其是在评价冠心病溶栓治疗、冠状动脉介入治疗和冠状动脉搭桥手术治疗前后患者的心肌运动变化中有重要应用价值，也可用于心脏同步化治疗术前评估和术后评价。

此外尚有早期研究应用多平面3D-TEE对慢性肺源性心脏病患者测量右心室收缩功能，结果显示测定的右心室射血分数与放射性核素心室造影的测定值高度相关（r=0．91，P＜0．01）［14］。

4．定量评估二尖瓣立体结构：RT-3D-TEE能够清晰地显示二尖瓣的立体结构［15］，因为二尖瓣位于三维取样容积中场且与超声声束垂直，因此可避免回声脱失，通过自由旋转三维数据图像，可以显示二尖瓣外科视角图像，即主动脉于前方显示（屏幕的上方），左侧显示左心耳（屏幕的左侧），通常二尖瓣的外科手术入路为切开右心房、房间隔，然后即可直视二尖瓣。

二尖瓣前叶在上方，而后叶在屏幕的底部。

前外侧交界在左侧，后内侧交界在屏幕的右侧。

若图像分辨率较高，瓣叶的解剖结构（各小叶、瓣叶裂、切迹）也容易显示。

RT-3D-TEE容易识别和定位二尖瓣的病理改变，例如腱索断裂伴有连枷样运动、因瓣叶黏液样变性引起的瓣叶翻腾征、瓣叶活动受限、瓣叶受损或瓣叶穿孔。

自由旋转三维图像使得观察者可从左心房侧或左心室侧等不同的角度观察二尖瓣器的结构，有利于理解及准确分析病变情况。

且RT-3D-TEE技术还配备有二尖瓣定量分析（mitral valve quantitation，MVQ）软件，通过描记二尖瓣瓣环、二尖瓣前叶及后叶、乳头肌在心动周期的固定时相的运动轨迹时，得到瓣环、瓣叶的三维立体模式图，同时通过描记可得到以下相关参数，如二尖瓣瓣环的周长、瓣环的面积、“马鞍形”瓣环最高点与最低点之间的高度、二尖瓣瓣环与主动脉瓣环之间的角度、前叶面积、后叶面积、瓣膜脱垂部分的面积和高度等，通过相关参数的测量可对二尖瓣瓣环、瓣叶的形态及功能进行定量的分析，如对二尖瓣脱垂患者可通过MVQ软件分析可获得二尖瓣的三维立体模式图，直观显示脱垂的部位及范围，精确计算出脱垂的最大高度和脱垂容积，甚至能发现RT-3D-TEE不能显示的轻度的二尖瓣脱垂。

运用RT-3D-TEE检查并结合MVQ分析对二尖瓣脱垂手术方式的选择具有重要指导价值。

马宁等［16］对18例无二尖瓣反流、瓣膜结构功能正常患者和13例二尖瓣脱垂引起大量二尖瓣反流患者，进行RT-3D-TEE二尖瓣立体结构定量分析软件的临床价值进行研究，结果显示脱垂组的二尖瓣瓣环参数均较对照组增大，差异有统计学意义（P＜0．05），前叶自瓣根至对合线的长度、后叶自瓣根至对合线的长度、脱垂瓣叶向左心房侧隆起的高度、脱垂部分的容积、后叶瓣体的面积、前叶瓣体的面积，脱垂组均大于对照组，差异有统计学意义（P＜0．05）。

另外，何怡华等［17］对15例心房颤动患者均行经食管实时三维超声心动图检查，并用Qlab7．0 MVQ软件进行后处理分析，选取舒张早期及收缩末期两个时相，分别进行手动描记二尖瓣瓣环及瓣叶以计算对合面积和对合指数，公式分别为：舒张早期二尖瓣面积－收缩末期二尖瓣面积、［（舒张早期二尖瓣面积－收缩末期二尖瓣面积）/舒张早期二尖瓣面积］ˑ100%，得出对合面积范围从119．8 514．5mm2，平均（293．4ʃ114．0）mm2，对合指数范围从16% 42%，平均（23．0ʃ7．0）%，得出通过Qlab7．0MVQ软件得到二尖瓣对合指数这种方法是可行的。

此外，MVQ软件尚可对二尖瓣成形环进行定性或定量的评估［18-19］，陈健等［20］通过对10名正常人（对照组）、8例缺血性心肌患者（缺血组）及8例二尖瓣脱垂伴中度以上反流患者（脱垂组）进行RT-3D-TEE检查，通过MVQ软件分析二尖瓣瓣环的相关参数，得出缺血组与对照组在瓣环投影面积变化率、瓣环周长变化率及高度变化率之间的差异有统计学意义（P＜0．05），但在瓣环最大投影面积、瓣环最大高度、瓣环最大周长以及最大内径方面差异无统计学意义（P＞0．05）；二尖瓣脱垂组与对照组在各瓣环参数间的差异无统计学意义；通过这项研究证实RT-3D-TEE能够定量评估二尖瓣环的形态及运动变化规律，从而为外科二尖瓣成形术提供依据。